表面组装技术的发展过程
1.表面组装技术的产生背景
近年来,电子应用技术的发展表现出三个显著的特征。
(1)智能化:使信号从模拟量转换为数字量,并用计算机进行处理。
(2)多媒体化:从文字信息交流向声音、图像信息交流的方向发展,使电子设备更加人性化、更加深入人们的生活与工作。
(3)网络化:用网络技术把独立系统连接起来,高速、高频的信息传输使整个单位、地区、国家以至全世界实现资源共享。
这种发展趋势和市场需求对电路组装技术提出了如下要求:
·密度化:单位体积电子产品处理信息量的提高。
·高速化:单位时间内处理信息量的提高。
·标准化:用户对电子产品多元化的需求,使少量品种的大批量生产转化为多品种、
小批量的生产,这样必然对元器件及装配手段提出更高的标准化要求。
这些要求迫使对在通孔基板PCB上插装电子元器件的工艺方式进行革命,从而导致电子产品的装配技术全方位地转向SMT。
2.表面组装技术的发展简史
SMT技术自20世纪60年代问世以来,经过40年的发展,已进入完全成熟的阶段是当代电路组装技术的主流,而且正继续向纵深发展。
表面组装技术是随着组件电路的制造技术发展起来的。从20世纪70年代到80年代,SMT发展的主要技术目标是把小型化的片状元件应用在混合电路(我国称为厚膜电路)的生产制造之中,从这个角度来说,SMT对集成电路的制造工艺和技术发展做出了重大的贡献。同时,SMT开始大量使用在民用的石英电子表和电子计算器等产品中。
美国是世界上最早应用SMT的国家,并且一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥SMT高组装密度和高可靠性方面的优势。
日本在20世纪70年代从美国引进SMT技术并将之应用在消费类电子产品领域,并投入巨资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。日本从20世纪80年代中后期起,加速了sMT在产业电子设备领域中的全面推广应用,仅用四年时间使SMT在计 算机和通信设备中的应用数量增长了近30%,使日本很快超过了美国,在SMT方面处于世 界领先地位。
20世纪80年代中期以来,SMT进入高速发展阶段,90年代初已成为完全成熟的新一代电路组装技术,并逐步取代通孔插装技术。据国外资料报道,进入20世纪90年代以来,全球采用通孔组装技术的电子产品正以年ll%的速度下降,而采用SMT的电子产品正以8%的速度递增。到目前为止,日、美等国已有80%以上的电子产品采用了SMT。
欧洲各国SMT的起步较晚,但他们重视发展并有较好的工业基础,发展速度也很快,其发展水平仅次于日本和美国。20世纪80年代以来,新加坡、韩国和我国香港、台湾地区 也不惜投入巨资,纷纷引进先进技术,使SMT获得较快的发展。
3.表面组装技术的发展动态
表面组装技术总的发展趋势是:元器件越来越小,组装密度越来越高,组装难度也越来越大。当前,SMT正向以下四个方面发展:
(1)元器件体积进一步小型化。在大批量生产的微型电子整机产品中,0201系列元件(外形尺寸0.6mm×0.3 mm)、窄引脚间距达到0.3 mm的新型封装的大规模集成电路已经大量采用。由于元器件体积的进一步小型化,对SMT表面组装工艺水平、SMT设备的定位系统等提出了更高的精度与稳定性要求。
(2)进一步提高SMT产品的可靠性。面对微小型sMT元器件被大量采用和无铅焊接技术的应用,在极限工作温度和恶劣环境条件下,消除因为元器件材料的线膨胀系数不匹配而产生的应力,避免这种应力导致电路板开裂或内部断线以及元器件焊接被破坏等故障,已成为不得不考虑的问题。
(3)新型生产设备的研制。在SMT电子产品的大批量生产过程中,焊锡膏印刷机、贴片机和再流焊设备是不可缺少的。近年来,各种生产设备正朝着高密度、高速度、高精度和多功能方向发展,高分辨率的激光定位、光学视觉识别系统、智能化质量控制等先进技术得到推广应用。
(4)柔性PCB的表面组装技术。随着电子产品组装中柔性PCB的广泛应用,在柔性PCB上组装元件的技术已被业界攻克,其难点在于柔性PCB如何实现刚性固定的准确定位要求。
4.我国表面组装技术的发展概况
我国SMT的应用起步于20世纪80年代初期,最初从美、日等国成套引进了SMT生产线用于彩电调谐器生产。随后应用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听等生产中,近几年在计算机、通信设备、航空航天电子产品中也逐渐得到应用。
据2000年不完全统计,我国约有40多家企业从事表面组装元器件的生产,全国约有300多家企业引进了SMT生产线,不同程度地采用了SMT技术,全国已引进7000余台贴装机。随着改革开放的深入以及加入wTO,近年来美、日、新加坡的一些厂商已将SMT加工厂搬到了中国,仅2001~2002一年就引进了4000余台贴装机。
经过20年持续增长,尤其是2000年到2004年连续5年的超高速增长,中国已经成为世界第一的SMT产业大国,预计这一地位10年内不会改变。从2005年起,中国的SMT。产业进入调整转型期,这个调整转型期是中国由SMq、大国走向SMT、强国的关键。我国SMT的发展前景是非常广阔的。